Добыча углеводородов: размышления эколога

Добыча любых полезных ископаемых никогда не радовала экологов. Но извлечение из недр земли нефти и газа даже в этом ряду выделяется. Причина в самой природе углеводородов: они токсичны, пожароопасны, находятся под большим давлением и постоянно стремятся выйти из-под контроля.
 
НЕФТЯНОЙ «ЧЕРНОБЫЛЬ» В ТРОПИКАХ
 
    Мексиканский залив, нефтегазовое месторождение Makondo. Добычей нефти здесь занима-
ется концерн British Petroleum: его огромная нефтяная платформа DeepWater Horizon, находящаяся в 80 км от побережья Луизианы, пробурила скважину на глубину 3600 м под уровнем дна (глубина океана здесь еще полтора километра, так что оцените возможности техники!). Оставалось укрепить скважину цементом, чтобы надежно «запереть» нефть и газ. Технология работ такова: через обсадную колонну поступает спеццемент, а затем буровой раствор, который своим давлением вытесняет его вверх по скважине. Цемент затвердевает и создает надежную пробку. Затем в скважину подается морская вода, вымывающая раствор. Сверху на скважине дополнительно устанавливается защитный агрегат под названием «превентор» (о нем чуть ниже). В случае утечки он перекрывает нефти и газу путь наверх.
 
    Подобные скважины работают без проблем долгие годы в самых разных странах, морях и природных условиях. Никто не спорит, что подводное бурение – сложная задача, но 3423 действующие скважины дают нефть только в одном Мексиканском заливе, а 25 из них – на глубинах моря более 300 м. Эта же платформа за семь месяцев до описываемых событий в 400 км от Хьюстона пробурила самую глубокую в мире скважину, уходящую под морское дно на глубину в 10,5 км!
 
     «В случае, если скважина неожиданно начнет фонтанировать, создавая разлив нефти, не следует опасаться серьезных последствий, поскольку работы ведутся в соответствии с принятыми в данной отрасли нормами, используется проверенное оборудование и имеются методики, специально разработанные для подобных случаев…» – сказано в плане изыскательских работ, который за год до того компания BP представила в американскую надзорную инстанцию. Но что-то в тот весенний день пошло не так…
 
     Филипп Джонсон, профессор Университета штата Алабама: «Если нефть, газ или простая вода попадут в процессе бурения в скважину (из-за недостаточной плотности бурового раствора), в скважине резко поднимется давление и возник- нет возможность выброса. Если стенки скважины растрескались или цементный слой между обсадными трубами, защищающими бурильную колонну, и скальными породами в стенках скважины оказался недостаточно прочным, пузырьки газа могут взлететь вверх по бурильной колонне или снаружи обсадных труб, попадая внутрь колонны в местах стыков. При этом стенки скважины также могут растрескаться, создав возможности для утечек».
 
   Утром 20 апреля 2010 г. в скважину закачали цемент, к полудню была проведена первая аку-
стическая дефектоскопия цементной «пробки». 18 апреля бригада дефектоскопистов компании Schlumberger вылетела на буровую, однако BP отказалась от их услуг, нарушив регламент. Процедура должна была продлиться 12 ч., руководство не захотело ждать и отказалось от проверки. В 14.30 специалисты с оборудованием покинули платформу, а в скважину начали подавать буровой раствор.
 
    Неожиданно в 18.45 давление в бурильной колонне подскочило до 100 бар. Это значило, что из скважины сочится газ. Однако в 19.55 была начата закачка воды, чего никак нельзя было делатьт в такой ситуации! Полтора часа вода подавалась с переменным успехом, резкие скачки давления то и дело прерывали работу. Ситуацию мог спасти противовыбросовый превентор, громоздкое сооружение с задвижками, построенное на океанском дне. При необходимости он перекрывает и заглушает вышедшую из-под контроля скважину. Но превентор на Macondo был неполноценным: одна из его трубных плашек, охватывающих бурильную колонну, была заменена на нерабочий вариант. На буровых порой позволяют себе такие замены – они снижают расходы на тестирование, авось пронесет…
 
    Наконец, в 21.47 цементная заделка не выдерживает, вверх по колонне устремляется поток
смеси метана, нефти и воды. В 21.49 раздался чудовищный взрыв и начался пожар. Столб черного дыма взметнулся на трехкилометровую высоту, словно над вулканом. Люди прыгали в воду с высоты 15-этажного дома. Система отключения платформы от скважины не сработала, и топливо продолжало подаваться в огонь.
 
   Через 36 ч., объятая пламенем, огромная DeepWater Horizon опрокинулась и затонула.Из 126 членов команды буровой погибли 11 человек, 17 пострадали. «Налицо явная недооценка
грозящих опасностей, – резюмировал Стив Арендт, вице-президент ABS Consulting и эксперт по безопасности нефтепереработки. – Длинная цепочка удач застила буровикам глаза. Они оказались просто не готовы».
 
     Из открытой скважины в океан хлынула нефть. Черный поток не прекращался 152 дня, за это время в воду попало около 5 млн бареллей, пятно разлилось на 55 тыс. кв. км, 1 770 км песчаных пляжей побережья оказалось залито вязким мазутом. Погибли многие тысячи морских млекопитающих, птиц, черепах и прочих представителей фауны. Флоре побережья тоже досталось, и не только ей. Тысячи людей огромного региона, не имеющих никакого отношения к нефтедобыче, лишились работы и бизнеса (туризм, спорт, рыболовство).
 
    Расследование, сделанное Бюро по управлению, регулированию и охране океанских энергоресурсов (BOEMRE) и Береговой охраной США, назвало 35 основных причин катастрофы, и в 21-м из них виновной признана BP. Компания заботилась только о прибыли, пренебрегая правилами техники безопасности и технологии глубоководного бурения. Оказались отключены системы контроля, поэтому ситуация оказалась неуправляемой. В результате такой, в полном смысле слова, преступной халатности BP потеряла 22 млрд долларов (убытки от потери скважины, выплаты пострадавшим, затраты на устранение последствий катастрофы).
 
    С этими последствиями боролись десятки тысяч людей, специалистов и волонтеров. 7 мая была первая попытка установки нефтесборного купола, но только 4 августа утечку ликвидировали. Часть пятна удалось сжечь, пока в нем еще были легкие фракции. С водной глади «черное золото» собиралось специальными судами-скиммерами, а пляжи очищались вручную, механизация здесь бессильна. Люди отмывали спецрастворами несчастных пеликанов и чаек, черепах и дельфинов. Разумеется, всех спасти не удалось…
 
     Основные последствия разлива нефти были устранены только к ноябрю 2011 г.
 
    Катастрофа удивила и неожиданными результатами. Были открыты неизвестные до того бактерии, питающиеся нефтепродуктами. Эти микроорганизмы значительно уменьшили последствия катастрофы и сократили период восстановления. Вообще, если почитать статьи различных авторов семилетней давности, то апокалиптичность некоторых текстов зашкаливает. Особенно почему-то отличались этим российские пророки. Они предрекали полное вымирание жизни в Мексиканском заливе, исчезновение Гольфстрима, изменение
климата и прочие ужасы. Но уже через пять лет ничто не напоминало о трагедии, природа пережила удар.
 
    Аналогичные, хоть и меньшие по масштабам катастрофы происходят при авариях нефтеналивных судов, особенно супертанкеров.
 
    Вообще, и без катастроф при морской добыче и при поисково-разведочных работах на нефть и газ природа подвергается опасности в результате:
  • нарушения покрова донных осадков и сообществ бентосных организмов при внедрении буровых снарядов в морское дно;
  • воздействия нетоксичных буровых растворов на биоту, в том числе из-за повышения мутности воды около платформ;
  • попадания в воду углеводородов всеми возможными путями.
ВЕРНЕМСЯ НА ЗЕМЛЮ
 
   При освоении нефтяных месторождений наиболее активное воздействие на природную среду происходит в пределах территорий самих месторождений, трасс магистральных трубопроводов и в ближайших населенных пунктах. При этом нарушаются растительный, почвенный и снежный покровы, поверхностный сток и микрорельеф территории.
 
   Это приводит к сдвигам в тепловом и влажностном режимах грунта и к существенному изменению его общего состояния. Добыча нефти приводит к изменению глубоко залегающих горизонтов геологической среды. В результате извлечения из недр нефти, газа и подземных вод, поддерживающих пластовое давление, происходят необратимые деформации земной поверхности. Перемещения ее могут быть большими, чем даже при тектонических движениях.
 
    Неравномерное протекающее оседание грунта часто приводит к разрушению водопроводов, железных и шоссейных дорог, линий электропередач и мостов. Оседания вызывают оползни и затопление низин. Могут происходить внезапные глубокие провалы, которые по характеру протекания и эффекту могут быть сравнимы с землетрясениями.
 
     Опасность для окружающей среды представляют выбросы и разливы нефти (на каждый кв.
км в зоне месторождений и трасс нефтепроводов приходится до 0,02 т разлитой нефти в год). На Самотлорском месторождении, например, более 20 тыс. кв. км территории загрязнено нефтью. Техногенные катастрофы происходят 3–4 раза в год. При этом, в отличие от теплого и солнечного Мексиканского залива, потери российской нефти происходят в основном в северных широтах. Здесь активность солнца и бактерий на порядок ниже, и мазутные озера в тундре не исчезают десятки лет!
 
   Решение этой проблемы требует в первую очередь углубления переработки нефти, что приведет к рациональному ее использованию и улучшению состояния природной среды. Сред- няя глубина переработки нефти на российских нефтеперерабатывающих заводах составляет около 70 % (для сравнения, в США – 90–98 %). Инвестиции в углубление переработки нефти в 5–7 раз эффективнее инвестиций в новые месторождения, это является одним из путей улучшения экологической обстановки.
 
   Главная задача – свести к минимуму нежелательные последствия, рационально используя природные условия. Следует повышать уровень профессиональной подготовки и применять технологии для того, чтобы максимально эффективно проводить разведку и освоение месторождений. Необходимо оперативно компенсировать или устранять экологические последствия деятельности нефтяных компаний для окружающей среды.
 
   С целью уменьшения загрязнения окружающей среды надо осваивать безамбарное бурение,
позволяющее снизить объемы производственных отходов. Следует разрабатывать технологии по эффективной очистке загрязненных поверхностей с применением бактериальных препаратов и промывочных жидкостей.
 
   По данным Совета Безопасности РФ, потери нефти в России в результате аварий ежегодно составляют 1,2 % от ее добычи, это не менее трех миллионов тонн!
 
ДЕЛО – ТРУБА!
 
 
     До 70 % российских трубопроводов требуют капитального ремонта. Основная причина ава-
рий – коррозия. В России большинство машин и со- оружений работают в агрессивных средах и только около 10 % не требуют активной антикоррозийной защиты. На внутрипромысловых трубопроводах 95 % отказов приходится на внутритрубную и наружную коррозию. Ежегодно по этой причине происходит до 40 тысяч аварий. Наиболее опасным видом коррозионного разрушения является коррозионное растрескивание под напряжением (самопроизвольное разрушение металла в резуль-тате одновременного воздействия агрессивной среды и механической силы). КРН характерно для трубопроводов большого диаметра с высоким дав-
лением.
 
    Основными методами диагностики магистральных газопроводов в России являются
внутритрубная дефектоскопия и электрометрические измерения с последующим приборным обследованием состояния металла и изоляции труб в контрольных шурфах.
 
    Внутритрубная дефектоскопия – это, несомненно, наиболее эффективный метод получения данных о размерах повреждений. Однако пока только половина трасс подготовлена к пропуску снарядов-дефектоскопов.
 
    В дальнейшем для повышения эффективности диагностических и ремонтных работ на трубопроводах основным видом диагностики трубопроводов должен стать коррозионный мониторинг. Но радикальным путем станет замена материала.
 
     Пригодных для изготовления труб для нефтяной отрасли материалов, собственно, два: высокопрочная сталь и армированный полипропилен (PPR). Сравним их эксплуатационные свойства.
 
      У стальной трубы высокая герметичность. В этом плане она достаточно надежна. Однако по тэтому показателю сталь все же уступает полипропилену. Полипропиленовые армированные трубы способны «абсолютно» удерживать не только жидкости, но и газы.
 
   Нефтепроводы обычно эксплуатируются постоянно, потому очень важно подобрать материал, который будет работать несколько десятков лет. Стальные трубы служат не очень долго – всего 10– 15 лет при интенсивных нагрузках и не слишком устойчивы к износу. Основная проблема заключается в коррозии, которая очень быстро разрушает практически любую сталь. Ко многим химическим реагентам сталь более-менее устойчива, однако ее коррозионная слабость портит дело.
 
     Трубы из полипропилена стойко выдерживают самые разные типы воздействия (от механических и термических до химических и биологических) и могут эксплуатироваться в течение полувека, однако на практике (по результатам испытаний) их ресурс оказывается больше, что позволяет считать PPR трубы практически вечными. Полипропилен совершенно не подвержен коррозии и на удивление износостоек, он не теряет гладкости и прочности с годами.
 
  По цене качественная сталь уступает разве что меди, поэтому прокладка многокилометрового стального нефтепровода – удовольствие дорогое. Армированные полипропиленовые трубы значительно превосходят стальные по соотношению цена-качество. Нефтепровод из PPR труб обойдется в разы дешевле.
 
      Стальные трубы подвержены частым засорам, поэтому время от времени нуждаются в чистке. Полипропиленовые не требуют никакого обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Полипропилен легкий и исключительно гладкий, поэтому образование отложений и засоров в полипропиленовых трубах полностью исключено.
 
    Стальные трубы рано или поздно ржавеют, и коррозия через несколько лет эксплуатации разъедает сталь насквозь. Полипропилен не взаимодействует с кислотами, щелочами, с нефтью и нефтепродуктами, а также не подвергается коррозионным процессам.
 
   Стальные трубы способны выдержать практически любое давление в системе, их прочностные характеристики не вызывают нареканий.
 
      Конечно, армированные полипропиленовые трубы уступают по прочности стальным, однако следует заметить, что даже при высоких давлениях в нефтепроводе стальные трубы не испытывают даже 5 % допустимой нагрузки. У полипропиленовых труб этот показатель обычно не превышает 20–25 %, то есть запас прочности составляет еще не менее 3/4. Поэтому полипропилен для данных целей можно считать практически равнозначным стали.
 
     Стальные трубы не слишком хорошо переносят низкие температуры, поэтому часто в регионах с пониженной температурой им предпочитают трубы из других материалов. Сталь постепенно деформируется под воздействием отрицательных температур, что в итоге может приводить к серьезным проблемам.
 
        Трубы из полипропилена одинаково хорошо переносят как высокие (кроме экстремально
высоких), так и низкие температуры (здесь ограничений практически нет – во всяком случае, климатических). Полипропилен не деформируется в холодную погоду, а потому нефтепровод будет функционировать в штатном режиме, без изменения уровня давления в системе.
 
      Рассмотрев важнейшие для нефтяной отрасли свойства труб из двух материалов, отметим
значительное преимущество полипропиленовых. Они более герметичны и долговечны, дешевле и гораздо удобнее в обслуживании. Кроме того, они превосходят стальные по химической устойчивости и морозостойкости. Преимущество стальных труб – высокая прочность. Однако этот показатель не является решающим.
 
      Можно сделать вывод, что вскоре трубы из армированного полипропилена практически полностью заменят стальные в нефтегазовой отрасли. Что, несомненно, благоприятно отразится и на экологической обстановке.
 
ОСТАНОВИТЬ ФАКЕЛЬНОЕ ШЕСТВИЕ!
 
    Чадящие факелы давно стали неотъемлемым элементом на фоне колонн и газгольдеров НПЗ и на месторождениях. Зачем сжигать ценное сырье, да еще с таким дымом, а значит с целым набором вредных соединений? Такой вопрос волнует многих, но специалисты дают объяснение.
 
     На многих НПЗ или нефтехимических предприятиях есть процессы, протекающие под давлением. Во избежание аварий, связанных с несанкционированным превышением давления, такие аппараты снабжены предохранительными клапанами. Куда девать те газы, которые сбрасывает этот клапан? Просто так сбрасывать в атмосферу их нельзя,очень вредно, взрыво- и пожароопасно. Поэтому их сбрасывают «на факел» и сжигают. А поскольку аварийный сброс может произойти в любое время, нужно, чтобы факел горел постоянно. Поэтому на любом нефтеперерабатывающем или нефтехимическом предприятии круглосуточно горит факел.
 
    Чтобы уменьшить выброс сажи в пламя, подают водяной пар. Это несколько снижает загрязнение, но усиливает шум от горящего факела и вызывает недовольство жителей близлежащих районов (тоже экология!).
 
      У факелов есть и экономическое «оправдание». Нефть представляет собой в основном смесь углеводородов, содержащую и так называемые легкие (имеющие низкую температуру кипения и газообразные) углеводороды. Попадание их в бензиновую фракцию недопустимо, они увеличивают взрывоопасность бензинов.
 
    В то же время этих фракций совсем немного, менее 1 % от массы перерабатываемой нефти. Если бы их было больше, то имело бы смысл их перерабатывать, что и делается на крупных НПЗ. А их образуется всего несколько кубометров в час. Затраты на их сбор и переработку ложатся дополнительным бременем на стоимость продукции. Дешевле их просто сжигать, чем тратиться на утилизацию.
 
    Подсветка от пламени факелов на спутниковых снимках позволила Национальному управлению океанических и атмосферных исследований США сделать оценки масштабов сжигания попутного газа. По этим оценкам, в России сжигается около 50 млрд кубометров в год, официально – около 15–20 млрд.
 
      Тем не менее, прогресс и экологические нормы требуют остановить неэффективное и вредное сжигание попутного газа. Россия планирует (по крайней мере, так официально заявлено) прекратить использование газовых факелов.
 
СТЕЧЕНИЕ ОБСТОЯТЕЛЬСТВ
 
     3 июня 1989 г., в 19:03 по московскому времени, скорый поезд № 211 Новосибирск – Адлер
отправился из Челябинска, где к нему прицепили вагон, в котором ехали ученики челябинской школы № 107, а также молодежная хоккейная команда «Трактор 73».
 
     В 23:41 из Уфы выехал скорый поезд № 212 Адлер – Новосибирск. В 0:51 поезд № 211 прибыл на станцию Аша. В 1:05 скорый № 212 проследовал через перегон Аша – Улу-Теляк по боковому пути.
 
       В 22:00 диспетчер получил предупреждение о том, что в районе трубопровода Сибирь – Урал – Поволжье на 1 710-м км ощущается сильный запах газа. Углеводороды стали просачиваться через трещину в трубе и скапливаться в низине, через которую пролегали железнодорожные пути. 4 июня в 1:13 встречные составы въехали в плотное облако газа. Площадь зоны загазованности составила около 250 га.
 
    В 1:14 прогремел объемный взрыв и начался пожар. Мощность взрыва, по оценкам экспертов, была эквивалентна 250–300 т тринитротолуола!
 
        Поскольку в оборванной контактной сети пропало напряжение, вышла из строя и железнодорожная сигнализация. Два локомотива и 37 вагонов получили повреждения, 11 вагонов сбросило с путей. Почти все они сгорели, многие были расплющены и покорежены. Выгорел окрестный лес. Огненное зарево виднелось за десятки километров. К месту трагедии бросились местные жители, были высланы машины «Скорой помощи», военные, пожарные…
 
       Оставшихся в живых к 7 утра доставили в ближайшие больницы. Тяжелых на вертолетах переправили в Уфу, Челябинск и другие крупные города. Вскоре люди стали разыскивать своих близких, ехавших в сгоревшем поезде. Некоторые из раненых не могли назвать свое имя, фамилии записывались с ошибками. Иногда человек попадал в списки живых, а позднее выяснялось, что это не так… Люди умирали от ожогов, уже находясь в больницах. Многие тела просто разметало на фрагменты. Солдаты просеивали землю на месте аварии, чтобы отыскать останки.
 
    К 16:00 пожар удалось ликвидировать. В трагедии погибло от 575 до 645 человек, в том числе 181 ребенок. 623 получили увечья.
 
    Скорее всего, детонатором послужила искра на пантографе локомотива. Но как возникла утечка?
       
     По официальной версии, еще при строительстве в 1985 г. трубопровод был поврежден ковшом экскаватора. Сначала это была просто коррозия, но от постоянных нагрузок появилась трещина. Открылась же она незадолго до аварии, и к моменту прохождения составов в безветренной низине успело скопиться достаточно газа.
 
      Виновными признали строителей трубопровода. Семь человек отправились в тюрьму. Но существует и другая версия, согласно которой утечка возникла за две-три недели до катастрофы. По-видимому, под воздействием «блуждающих токов» от железной дороги в трубе началась электрохимическая реакция, которая привела к коррозии. Образовалось небольшое отверстие, постепенно оно расширилось до трещины. Вот если бы труба была не стальная…
 
      Кстати, машинисты проезжавших этот участок поездов сообщали еще за несколько дней до аварии о запахе газа на перегоне. За несколько часов до нее в трубопроводе упало давление, но проблему решили просто… увеличив подачу, что еще больше усугубило ситуацию.
 
      Впрочем, все это уже не совсем экология…
 
                         Михаил Бирюков

Похожие записи

Оставить комментарий